Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ВИРТУАЛЬНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА НА ОСНОВЕ КОНТЕЙНЕРОВ ПРИЛОЖЕНИЙ

Высокопроизводительные вычисления занимают важную роль как в сфере информационных технологий как предмет обучения, так и во мно­гих смежных сферах, как инструмент вычислений, моделирования, анали­за и т.д. В частности благодаря им есть возможность создавать тренаже­ры, которые имитируют реальные условия с целью подготовки квалифи­цированных кадров. В случае натурного эксперимента, есть вероятность утраты дорогостоящего оборудования или, что еще хуже, потери челове­ческих жизней. В случае виртуальной эмуляции всегда есть возможность прекратить эксперимент и предотвратить трагедию. Данные системы ис­пользуются для прогнозирования погоды, собирая и обрабатывая огромное количество данных с метеостанций, расположенных по всему миру. Даже для того, чтобы найти необходимую информацию в интернете используется огромное количество вычислительных средств. Одним из способов органи­зации высокопроизводительных вычислений является создание кластера. Кластер — это объединение множества отдельных вычислительных ресур­сов в единую систему. Что позволяет получить огромный вычислительный потенциал. Однако, к сожалению при построении кластера не учитывают­ся особенности исполняемых программ. В большинстве своем кластеры не подстраиваются под конкретную задачу, предоставляя всевозможные ре­сурсы без учета особенностей запускаемых задач. Часто не учитывается то, что на предоставляемых ресурсах она может работать неэффективно. Кроме того, само приложение может быть рассчитано на использование других по мощности ресурсов. И в случае, когда предоставляемые ресур­сы будут отличаться от прогнозируемых, производительность приложения может пострадать. Также возможна ситуация, когда программа умышлен­но или случайно потребляет максимально возможное количество ресурсов или мешает другим приложения исполняться. То есть в целом носит па­разитический характер. Вне зависимости от того является ли это злым умыслом, или ошибкой в программе, необходимо предусмотреть механизм предотвращения подобного поведения.
Предложенная в данной работе модель решает часть проблем опи­санных выше. Используя разработанную систему, у пользователей появля­ется возможность сконфигурировать ресурсы окружения исходя из своих необходимостей и нужд. При этом есть возможность выбрать оптимальную конфигурацию ресурсов и, в случае наличия в резерве достаточного количе­ства ресурсов, создать виртуальный кластер, на котором непосредственно и произойдет выполнение программы. При этом, с одной стороны, ресурсы кластера подстраиваются под задачу, с другой стороны, для каждой задачи создается ограниченное по ресурсам окружение. Любые действия програм­мы изолированы и не влияют на исполнение других задач. По окончанию работы, использованные ресурсы освобождаются, а созданный кластер уни­чтожается со всеми составляющими.
Купить

В рамках данной работы необходимо было решить поставленные за­дачи:
• Провести обзор предметной области.
Обзор предметной области произведен. Необходимые аспекты осве­щены.
• Выбрать основу для виртуальной вычислительной архитектуры;
Произведен обзор возможных вариантов, в качестве рабочего было решено использовать контейнеры приложений.
• Разработать модель для выявления оптимальных параметров.
Описываемая модель позволяет найти оптимальные параметры мето­дом подбора. Что продемонстрировано в ходе работы.
• Издать прототип виртуальной вычислительной системы.
Прототип системы был создан. Предварительно была продумана ар­хитектура системы с учетом теоретической части работы.
• Провести тестирование полученной модели.
Произведено тестирование полученной модели. Подробности и резуль­таты также описаны в работе.
Тем самым цель работы: создание виртуальной распределенной вы­числительной среды, которая позволит сконфигурировать предоставляе­мые вычислительные ресурсы в соответствиям с требованиями приложе­ния была достигнута.
В рамках данной работы представлена новая модель информацион­ной системы для реализации распределенных вычислений. На основе теоре­тической модели создан прототип. Проведен ряд вычислительных экспери­ментов, который показал применимость прототипа при решении поставлен­ных задач. Данный подход помимо анализа приложения и оптимального подбора ресурсов, может послужить и для других целей. Например изоли­рованность позволяет реализовать ситуацию, когда на основе аппаратных средств имеются несколько персональных кластеров созданных, к примеру, с целью обучения. При этом программные ошибки и сбои одного кластера не будут влиять на другой кластер, работающий на тех же ресурсов.
В качестве дальнейшей работы можно выделить следущее:
• решить вопрос с ограничением мощности процессора при запуске за­дач;
• проанализировать данные, которые необходимы для работы прило­жения с целью проектирования структуры СУБД;
• реализовать полноценную серверную часть;
• реализовать клиентскую часть;
• провести компанию по сбору ресурсов;
• вывести продукт в стадию, когда им можно будет пользоваться.
В ходе развития данной промежуточные результаты были освещены на международной конференции ICCSA 2015 и опубликована работа [8]. В текущем году было выступление на XLVII Международной научной кон­ференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость» Control Processes and Stability (CPS’16) с последующей публикацей. А так­же принята статья на ICCSA 2016.
В целом есть надежда, что развитие данной работы может послужить началом эры краудфандинга в информационной среде.
Купить